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地球上に落ちないように、高さhから体を投影するために必要な最小速度はどのくらいですか?

この問題は、脱出速度に関するものです。これは、オブジェクトが惑星(この場合、地球)の重力引力を逃れるために必要な最小速度であり、決して戻らないことです。計算方法は次のとおりです。

脱出速度の理解

* 重力ポテンシャルエネルギー: オブジェクトが地球からさらに離れて移動すると、その重力ポテンシャルエネルギーが増加します。

* 運動エネルギー: 地球の重力を逃れるために、オブジェクトは重力ポテンシャルエネルギーを克服するのに十分な運動エネルギーを必要とします。

* バランス: 脱出速度では、オブジェクトの運動エネルギーは、無限の重力ポテンシャルエネルギーに等しくなります(重力がゼロと見なされる)。

派生

1。無限での重力ポテンシャルエネルギー:

- 無限のポテンシャルエネルギーはゼロとして定義されます。

- 地球の表面から無限へのポテンシャルエネルギーの変化は、次のように与えられます。

-ΔPE=gmm/r

どこ:

-gは重力定数(6.674 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2)です

-mは地球の質量です(5.972 x 10^24 kg)

-mはオブジェクトの質量です

-Rは地球の半径です(6.371 x 10^6 m)

2。脱出速度での運動エネルギー:

-KE =(1/2)MV^2

-Vはエスケープ速度です

3。速度論的エネルギーとポテンシャルエネルギーの同等:

- (1/2)mv^2 =gmm/r

4。脱出速度の解決:

-v^2 =2gm/r

-v =√(2gm/r)

高さからの速度 'h'

オブジェクトが地球の表面の上の高さ「H」から起動されると、地球の中心からの有効距離はr + hになります。したがって、高さ「H」からの脱出速度は次のとおりです。

v =√(2gm/(r + h))

重要なメモ

*この式は、空気抵抗を想定していません。実際には、空気抵抗は必要な速度に大きく影響します。

*脱出速度は、オブジェクトの質量に依存しません。 これは、重力と必要な運動エネルギーが両方ともオブジェクトの質量に比例してスケーリングされるためです。

数値の例を希望するか、エスケープ速度に関連するさらなる概念を探求したい場合はお知らせください!

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